带散热器布线板、安装有元件的带散热器布线板及它们的制造方法_2

文档序号:8270439阅读:来源:国知局
属电路层)与散热器叠合。
[0072] 另外,当得到安装有元件的带散热器布线板时,使用将与散热器接触后的布线板 的粘接材料层固化而得到的带散热器布线板,在元件安装工序中,在带散热器布线板上的 金属电路层上,经由导电性连接材料安装元件。通过使用在散热器与支承体(其上配置有 金属电路层)之间存在固化粘接材料层的带散热器布线板,从而即使在元件安装工序中进 行高热处理时,也可充分维持散热器与支承体之间的密合性,可高效地进行元件安装。
[0073] 与以往的制造方法对比地进一步说明本发明的制造方法。
[0074] 将以往的安装有元件的带散热器布线板的制造方法的一个例子示于图8。
[0075] 如图8(1)?(III)所示,以往,在金属基板13上依序配置绝缘层12及电路形成 用金属层10后,在电路形成用金属层10上形成电路,在由此得到的金属电路层11上,进行 回流焊处理等高温处理,经由导电性连接材料42安装元件40,得到了元件安装布线板75。 接下来,如图8 (IV)所示,使带有支承用隔膜18的粘合材料层15与元件安装布线板75的 金属基板13侧的面接触,得到在元件安装基板75的金属基板13上叠合粘合材料层15和 支承用隔膜18而成的层叠体。进而,如图8(V)所示,在从得到的层叠体上除去支承用隔膜 18后,经由粘合剂层15将元件安装布线板75和散热器50固定,得到了安装有元件的带散 热器布线板102A。此处,粘合材料是指,在常温(25°C )下具有粘合性,以较小压力粘接于 被粘物的物质,与存在于物体之间通过热等进行固化而将物体结合的粘接材料的性质完全 不同。
[0076] 在以往的制造方法中,经过上述工序,得到了安装有元件的带散热器布线板102A。 因此,为了以充分的密合力将包含金属基板13、绝缘层12、金属电路层11及元件40而构成 的元件安装布线板75与散热器50贴合,需要增厚粘合材料层15的厚度。结果,随着粘合 材料层15的厚度的增加,导热性降低。另外,在配置粘合材料层15之前,将元件40安装在 金属电路层11上,因此,在将元件安装布线板75与散热器50贴合时,无法强力按压元件安 装布线板75的整个面,密合性差。像这样,在以往的方法中,元件安装布线板75与散热器 50的密合性不能说是充分的,不能实现高导热性。
[0077] 本发明中,通过使用粘接材料层代替粘合材料层15(参照图8),可得到布线板与 散热器的密合性优异,具有高导热性的带散热器布线板及安装有元件的带散热器布线板。
[0078] 另外,对于在该带散热器布线板上安装了元件的、安装有元件的带散热器布线板 而言,由于带散热器布线板的散热性优异,因而能高效地将元件发出的热从散热器散逸。结 果,可抑制元件的温度上升,可提供元件的寿命得到提高的电子元件。
[0079] 另外,在本实施方式涉及的带散热器布线板的制造工序中,由于在布线板材料或 布线板上具有支承用隔膜及搬运用支承基材中的至少一方地进行处理,因此,具有布线板 材料或布线板的第一层叠体、第二层叠体及第三层叠体的刚性提高,处理变得容易。因此, 例如,能将形成为必要大小的小个体的多个布线板分别个别地配置在散热器上的相互离开 的适当的位置。结果,能将从多个元件产生的热分散来散热,因此,能更有效地抑制元件温 度的上升。
[0080] 以往,当将多个元件分散来配置时,为了能操作性良好地对多个元件的配置区域 整体加压,需要与该配置区域整体相对应的大尺寸的布线板。然而,此时,在配置的多个元 件之间,存在未被有效利用的布线板的部分。这样的未被有效利用的布线板的部分根据元 件的配置位置而占有较大的面积,效率变差。因此,分散配置多个元件是不现实的。
[0081] 另一方面,本发明中,可在安装元件或布线所需要的部分配置布线板。因此,即使 元件间距离增大,也不会超出必要地产生未被利用的布线板的部分,可为了提高散热性而 高效地配置元件。另外,例如,在统一制作多个布线板后,切出所期望的形状及大小,贴合在 各自的散热器的所期望的位置上,也可得到带散热器布线板及安装有元件的带散热器布线 板。
[0082] 另外,在上述带散热器布线板的制造方法及上述安装有元件的带散热器布线板的 制造方法中,第一临时支承体(支承用隔膜)及第二临时支承体(搬运用支承基材)中的 至少一者,一定被配置在在安装散热器之前得到的第一层叠体、第二层叠体、第三层叠体等 层叠体中的至少一者的面上。因此,可提高各层叠体的刚性,提高操作性,另外,在各层叠体 的一者的面上设置新的层或部件时,能保护另外一面。进而,通过第一临时支承体及第二临 时支承体中的至少一方提高了各层叠体的刚性,因此,存在当对布线板或布线板材料进行 处理时(例如,为了搬运等而用手或器具夹持布线板或布线板材料的端部等部位等),可抑 制褶皱等的产生的倾向。
[0083] 以下,说明本发明的带散热器布线板的制造方法及安装有元件的带散热器布线板 的制造方法中使用的各部件。
[0084] 〔布线板材料及布线板〕
[0085] 布线板材料依序包含电路形成用金属层、支承体、粘接材料层、和支承用隔膜。上 述布线板材料根据需要可以进一步包含其他层。布线板依序包含金属电路层、支承体、和粘 接材料层。上述布线板根据需要可以进一步包含其他层。
[0086] (电路形成用金属层及金属电路层)
[0087] 电路形成用金属层只要由可形成电路的金属形成即可,没有特别限制。通常,使用 金属箔构成。作为金属箔,可优选使用铜、错、铁、金、银、镍、钮、络、钼或它们的合金的箔。其 中,作为金属箔,从高的导电率和通用性的观点考虑,优选铜箔。
[0088] 对于电路形成用金属层的厚度的平均值而言,只要可形成电路,就没有特别限制, 从导电性的观点考虑,优选为5 μπι以上150 μπι以下,从通用性的观点考虑,更优选为9 μπι 以上110 μ m以下,从散热性的观点考虑,进一步优选为15 μ m以上80 μ m以下,从散热性的 观点考虑,特别优选为30 μπι以上80 μπι以下。当厚度的平均值为5 μπι以上时,存在元件 的热变得容易从电路形成用金属层向形成了电路的金属电路层的面内扩散的倾向,当厚度 的平均值为150 ym以下时,存在可抑制电路形成时的加工时间变长的倾向。
[0089] 需要说明的是,本发明中,层或层叠体的厚度的平均值是指以下值:测定作为对 象的层或层叠体的5个点的厚度,求出其算术平均值。层或层叠体的厚度可使用测微计 (micrometer)、祸电流式膜厚计、电子显微镜等来测定。本发明中,当可直接测定层或层叠 体的厚度时,使用测微计来测定。另一方面,当测定构成层叠体的一部分的一层的厚度或多 层的总厚度时,使用电子显微镜,通过观察层叠体的叠层方向的剖面来测定。
[0090] 电路形成用金属层可以设置在支承体上的整个面上,也可仅设置在支承体上的一 部分区域上。为了提高导热性,优选将电路形成用金属层设置在支承体上的整个面上。
[0091] 金属电路层包含在支承体上形成的电路。由于生产率高,所以金属电路层优选通 过在电路形成用金属层上形成电路的电路形成处理而得到。作为电路形成处理,没有特别 限制,可以从对布线板材料的电路形成用金属层进行电路加工时通常使用的方法中适当选 择来进行。作为电路形成用金属层的电路加工方法,可举出包括以下工序的方法:使用印 刷、光致抗蚀膜等,在电路形成用金属层上将电路形成用的抗蚀剂形成为所期望的形状的 工序;以及,用腐蚀性液体将电路形成用金属层上未形成有抗蚀剂的区域的电路形成用金 属层蚀刻除去的工序。
[0092] 金属电路层的厚度的平均值是未被蚀刻等侵蚀的部位的厚度的平均值,具体的厚 度的平均值的范围与上文说明的电路形成用金属层的厚度的平均值相同。
[0093] 为了提高与支承体的密合力,可以对电路形成用金属层或金属电路层与支承体接 触的面,实施基于化学粗糙化、电晕放电、打磨、镀覆、铝醇盐、铝螯合物、硅烷偶联剂等的机 械或化学处理。
[0094] (支承体)
[0095] 布线板材料中的支承体优选包含绝缘层。绝缘层只要是显示绝缘性的物质即可, 没有特别限制。从击穿电压方面考虑,绝缘层优选具有IO kiD ·_以上的绝缘性,更优选具 有1013Ω · cm以上的绝缘性。绝缘层的绝缘电阻值是在测定电压100V、室温(25°C )下利 用绝缘电阻计测得的值。
[0096] 从高绝缘性方面考虑,绝缘层优选由树脂构成。作为上述树脂,可举出聚酰亚胺、 聚酯等的高分子量树脂,环氧树脂,有机硅(silicone)树脂,丙烯酸树脂,它们的混合物 等。从耐热性的观点考虑,绝缘层中优选使用选自聚酰亚胺树脂、环氧树脂、及丙烯酸树脂 中的至少1种树脂。这些树脂可以是共混聚合物(polymer alloy)等混合物,也可使用单 独的1种。
[0097] 作为上述聚酰亚胺树脂,从耐热性的观点考虑,优选选自改性聚酰亚胺树脂、聚酰 胺酰亚胺树脂及改性聚酰胺酰亚胺树脂中的至少1种,从粘接性的观点考虑,更优选选自 聚酰胺酰亚胺树脂及改性聚酰胺酰亚胺树脂中的至少1种,从应力松弛性的观点考虑,进 一步优选为有机娃(silicone)改性聚酰胺酰亚胺树脂。
[0098] 另外,从应力松弛性的观点考虑,绝缘层也可包含低交联密度的丙烯酸树脂等。进 而,从机械特性或电气特性的观点考虑,绝缘层优选由至少包含1种聚酰亚胺树脂或聚酰 亚胺前体的树脂组合物形成。作为聚酰亚胺前体的聚酰胺酸在绝缘层的制造过程中被转化 为聚酰亚胺树脂。上述包含聚酰亚胺树脂或聚酰亚胺前体的树脂组合物也可任选地包含 环氧化合物、丙烯酸化合物、二异氰酸酯化合物、酚化合物等固化成分,填料、颜色材料、均 化剂、偶联剂等添加成分。作为填料,可举出氧化铝、氮化硼、氮化铝、二氧化硅、云母等的粒 子。上述包含聚酰亚胺树脂或聚酰亚胺前体的树脂组合物中,从使作为聚酰亚胺树脂使用 的效果的机械特性或电气特性降低的观点考虑,这些固化成分及添加成分的总含量优选少 于聚酰亚胺树脂或聚酰亚胺前体的总含量。
[0099] 对于绝缘层的厚度的平均值没有特别限制。从散热性的观点考虑,绝缘层的厚度 的平均值优选为3 μ m以上60 μ m以下,更优选为4 μ m以上50 μ m以下,进一步优选为5 μ m 以上40 μπι以下,更进一步优选为5 μπι以上35 μπι以下,极优选为5 μπι以上20 μπι以下, 特别优选为5 μπι以上15 μπι以下,最优选为5 μπι以上10 μπι以下。若绝缘层的厚度的平 均值为3 μπι以上,则存在可抑制击穿电压的降低、及粘接力的降低的倾向,另一方面,若为 60 μ??以下,则存在可抑制热阻的增加的倾向。绝缘层可以由单层构成,也可由2层以上的 多层构成。例如,当绝缘层具有2层的结构时,可以组合具有不同特性的层,例如第1层的 击穿电压比第2层的击穿电压高,第2层的粘接力比第1层的粘接力高等。
[0100] 从耐热性方面考虑,构成绝缘层的树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为KKTC以 上,更优选为150°c以上,进一步优选为200°C以上,特别优选为250°C以上。若玻璃化转变 温度为l〇〇°C以上,则可适用于元件安装工序中的短时间的高温处理。当树脂具有较高的玻 璃化转变温度时,例如,玻璃化转变温度为150°C以上时,存在相对于电路形成时的加热的 耐热性进一步提尚的倾向,为200°C以上时,存在在抗蚀剂形成工序中的耐热性进一步提尚 的倾向,为250°C以上时,存在在元件安装工序中的耐热性进一步提高的倾向。
[0101] 玻璃化转变温度通常可通过差示量热测定(DSC)、动态粘弹性测定(DMA)或热机 械测定(TM)来测定。
[0102] 本发明中,对于构成绝缘层的树脂的Tg,采用通过动态粘弹性测定(DM)在以下 的测定条件下测得的玻璃化转变温度。对厚度的平均值为50 μπι的绝缘层以7层叠合起来 而得到的350 μ m的绝缘层的片材进行外形加工,成为5mm宽、20mm长。使用热棍层压机进 行绝缘层的叠合,在40°C、0. 3MPa下进行。进而,使用粘弹性分析仪(Rheometrics公司,商 品名:RSA - 2),在拉伸模式、升温速度5°C /min、频率10Hz、测定温度30°C?300°C的条件 下进行了测定,以此时的tan δ的峰温度作为Tg来进行评价。需要说明的是,当存在复数 个tan δ的峰时,以温度最高侧的tan δ的峰温度作为Tg。
[0103] 作为可作为支承体而应用于布线板的其他层,可举出支承用金属层等。作为支承 用金属层,只要显示导热性即可,没有特别限制,通常,其可使用金属箔构成。作为金属箔 的例子,可举出与电路形成用金属层或金属电路层中使用的金属箔同样的金属箔,分别地, 从高导热系数的观点考虑,可优选使用铜箔,从加工性或轻质化的观点考虑,可优选使用铝 箔。为了提高与绝缘层的密合力,可对支承用金属层与绝缘层接触的面实施基于化学性粗 糙化、电晕放电、打磨、镀覆、铝醇盐、铝螯合物、硅烷偶联剂等的机械性的或化学性的处理。 另外,当支承用金属层作为支承体被包含时,其可以设置在绝缘层的整个面上,也可仅设置 于一部分的区域。从导热性和加工性的观点考虑,优选设置在绝缘层的整个面上。从轻质 化的观点考虑,支承用金属层的厚度的平均值优选为17 μm以上300 μπι以下,从散热性的 观点考虑,更优选为35 μ m以上250 μ m以下。
[0104] 作为在构成布线板材料或布线板的一部分的支承体上形成电路形成用金属层或 金属电路层的材料的具体例,可举出以往的使用了芳香族聚酰亚胺这样的非热塑性聚酰 亚胺的膜作为高分子绝缘膜(绝缘层)的带有金属箔的柔性基板、利用蒸镀或溅射而在聚 酰亚胺膜上将铜等金属成膜而得到的材料、使用了可热成形的液晶聚合物作为支承体的 材料等。尤其是,从耐热性优异方面考虑,可优选使用日本特开2007 - 273829号公报、 W02007/049502号小册子、日本特开2007 - 168123号公报等中记载的柔性基板或柔性印刷 基板,所述基板不使用采用了环氧树脂或丙烯酸树脂等的粘接材料。
[0105] (粘接材料层)
[0106] 粘接材料层优选呈现绝缘性。从击穿电压方面考虑,粘接材料层优选具有 10ιαΩ ·_以上的绝缘性,更优选具有1〇13Ω ·_以上的绝缘性。粘接材料层的绝缘电阻 值是利用与绝缘层的绝缘电阻值的测定方法同样的方法测得的值。
[0107] 粘接材料层优选为热固性。本发明中的热固性是指,如果加热则固化而成为不 溶性或不熔性、不能恢复到原来的柔软性的性质。对于粘接材料层中包含的粘接材料而 言,从操作性的观点考虑,优选地,热固化前且在20°C?60°C的温度范围内的粘度的最大 值为l〇〇Pa· s?l,000,000Pa· s,相对于此,热固化前且在大于60°C且为200°C以下的 温度范围内的粘度的最小值低于热固化前且在20°C?60°C的温度范围内的粘度的最大 值;更优选地,热固化前且在20°C?60°C的温度范围内的粘度的最大值为2 X IO2Pa · s? 10X104Pa· s,相对于此,热固化前且在大于60°C且为200°C以下的温度范围内的粘度的 最小值为l〇2Pa· s?7X104Pa· s的范围、低于热固化前且在20°C?60°C的温度范围内 的最大值的粘度;进一步优选地,热固化前且在20°C?60°C的温度范围内的粘度的最大值 为5X IO2Pa · s?5X IO4Pa · s,相对于此,热固化前且在大于60°C且为200°C以下的温度 范围内的粘度的最小值为2X IO2Pa · s?5X IO4Pa · s的范围,低于热固化前且在20°C? 60°C的温度范围内的粘度的最大值。通过使热固化前的在20°C?60°C的温度范围内的粘 度高,从而布线板与散热器的临时固定等操作变得容易。另外,通过降低热固化前的在大 于60°C且为200°C以下的温度范围内的粘接材料层的粘度,可以可靠地密合于布线板的支 承体及散热器。进而,为了不使粘接材料层在粘接材料层的固化后由于加热而熔融,可以在 向带散热器布线板进行元件安装
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